Когда мы пользуемся аппаратурой радиоуправления, нас всегда интересует надежность радиоуправления и его устойчивость к помехам. Наверное, все вы знаете, что аппаратура радиоуправления бывает PPM и PCM. PPM — с аналоговым принципом кодирования, PCM — с цифровым. PPM — дешевле, PCM — дороже.
Сколько себя помню, всегда интересовался, насколько PCM-аппаратура надежнее и стоит ли доплачивать дополнительных денег за PCM-приемник. Вразумительного ответа ни в магазинах, ни у знакомых получить не удалось. Все аргументы были либо из серии «кто громче крикнет», либо сводились к конкретным примерам из жизни, что тоже не устраивало. Поэтому пришлось самостоятельно искать информацию и разбираться.
Надо сказать, что сравнение PPM и PCM было довольно хорошо сделано на страничке http://www.aerodesign.de/peter/, поэтому тот материал и был взят за основу данной статьи. Многие излишние технические подробности были опущены, но желающие могут их посмотреть в оригинале.
Здесь приводятся достоинства и недостатки обеих систем. А дальше вы сами сможете решить, какой аппаратурой пользоваться в каждом конкретном случае.
Как подключить акустическую систему к телевизору через оптику «Оptical Digital Audio».
Принцип PPM-кодирования
О PPM-кодировании не писал только ленивый. Стандарт очень старый, универсальный и распространенный. Поэтому, описание будет кратким.
В PPM-кодере каждый канал задается импульсом, длительностью от 700 до 2200 мкс. Границы могут немного варьироваться, в зависимости от конкретной модели аппаратуры. Среднему положению рулевой машинки соответствует импульс длительностью около 1500 мкс.
Все канальные импульсы объединяются в последовательность и передаются каждые 18-20 мс. Пауза между передачей служит для синхронизации.
Принцип PCM-кодирования
Здесь все несколько сложнее, чем с PPM. Единый стандарт на кодирование отсутствует. Каждая фирма придумывает свой механизм кодирования данных.
В PCM-аппаратуре, информация о каждом канале передается в виде числа. Точность, с которой задается значения сигнала, составляет от 8 до 10 разрядов. То есть, в зависимости от реализации PCM, можно будет задать 256, 512 или 1024 различных положения для ручки передатчика (ну или для рулевой машинки).
Данные со всех каналов объединяются в последовательность, к ним добавляется синхропакет, контрольная сумма, и все это подается на модулятор. В приемнике, после детектора, сигнал поступает на микроконтроллер, который по синхропакету определяет начало фрейма данных, декодирует их, проверяет контрольную сумму и в зависимости от результата решает, что делать дальше (выдать на рулевые машинки, проигнорировать, перейти в режим failsafe и т.д.).
Все алгоритмы PCM, существующие на сегодняшний день, используют для защиты информации только контрольную сумму. Никакой избыточности нет и в помине. Это значит, что в случае искажения можно будет определить, что данные повреждены, но восстановить ничего не получится.
Вторым нюансом PCM является то, что данные передаются несколько дольше, чем в PPM. Это легко подсчитать. Надо транслировать 8-10 каналов, по 8-10 бит на канал. Плюс контрольные суммы, служебная информация и синхропоследовательность. Итого, получается 100-160 бит. Ввиду того, что спектр излучения передатчика ограничен, длительность одного бита не может быть меньше 0.3 мс.
Таким образом, на передачу полного фрейма данных (информации обо всех каналах на заданный момент времени) должно уйти 30-50 миллисекунд, против 20 у PPM. Некоторые производители аппаратуры используют различные хитрости, чтобы увеличить скорость передачи.
Пример — PCM 1024
Рассмотрим алгоритм PCM 1024, который используется в передатчиках Futaba. Он довольно интересен и обеспечивает относительно небольшую длительность фрейма данных.
Каждый фрейм состоит из синхроимпульса, данных о значении каналов, служебных данных и контрольной суммы. Служебные данные несут в себе информацию о работе в режиме failsafe. При помехе, когда контрольная сумма не совпадает, данные из всего фрейма будут утеряны. Общий цикл передачи данных занимает 28.5 мс.
Чтобы уменьшить размер фрейма, для каждого сигнала поочередно передается то абсолютное значение (все 10 бит), то разностное (в виде изменения, которое занимает меньше места). Обратите внимание, что в четных фреймах абсолютные значения передаются для каналов 1, 3, 5, 7, 9, а в нечетных фреймах — для каналов 2, 4, 6, 8. При такой схеме передачи, выпадение одного фрейма не может сильно влиять на точность данных, а скорость обновления наиболее динамичных каналов остается очень высокой. Всего 14.25 мс, что даже чуть меньше чем в PPM.
Общая ситуация со стандартами PCM и PPM
Как уже говорилось выше, каждый производитель аппаратуры стремится реализовать свой стандарт PCM. По крупному счету, здесь прослеживается желание заработать побольше денег, нежели стремление качественно улучшить надежность связи. Тем не менее, мы с вами, как пользователи, вряд ли можем кардинально поменять ситуацию. Поэтому давайте ознакомимся с тем, что происходит, для общего развития.
Z-PCM (512) от JR/Graupner. 8 аналоговых каналов, каждый канал может передавать 512 положений (разрядность — 9 бит). Данные передаются в 2 приема, по 4 канала в каждом пакете, защищенном контрольной суммой. Длительность передачи 1 пакета — 22 мс.
Каждый пакет состоит из данных о канале 1 или 5, 2 или 6, 3 или 7, 4 или 8. Если какой-то канал остается неизменным, то передатчик автоматически заменяет его вторым каналом из пары. Таким образом, информация о наиболее динамичных каналах передается чаще. При единичной ошибке пропадают данные о 4-ех каналах.
S-PCM (1024) от JR/Graupner. Дальнейшее развитие Z-PCM. Точность — 10 бит. Размер 1 блока данных был уменьшен и длительность теперь составляет 10.5 мс. Полный цикл передачи данных обо всех каналах состоит из 4 блоков данных и длится 44 мс.
При единичной ошибке пропадают данные о 2-ух каналах.
Simprop PCM (System 90). Используется прямой подход. Весь фрейм длится 55 мс, состоит из 6 блоков для аналоговых каналов (по 8 бит на канал) и 6 блоков для дискретных каналов (по 3 бита на канал). Каждый блок защищен своим битом четности. Не самый надежный вариант, но вполне приемлемы (с учетом того что вероятность двойных ошибок намного меньше чем вероятность одинарных).
Robbe Futaba PCM 1024. Одно из самых любопытных решений, имеющее наибольшую скорость передачи информации по сравнению конкурирующими алгоритмами. Детали реализации были описаны в предыдущей главе.
Multiplex IPD (Intelligent Pulse Decoding). Изначально, фирма Multiplex имела свой PCM-стандарт, но впоследствии от него отказалась и стала продвигать улучшенную версию PPM, которую назвали IPD. Суть заключается в использовании микроконтроллера для обработки принятого сигнала. Микроконтроллер анализирует поступающие данные и пытается свести влияние ошибок к минимуму, там где это возможно. Заодно реализуется функция failsafe.
Поскольку нас интересует лишь надежность передачи информации, здесь опущены все технические детали реализации, чтобы не забивать вам голову. В конце концов, вам ведь надо решить, какой выбрать приемник, а не делать такие приемники своими руками. Но особо любопытные могут посмотреть исходные тексты аудиодрайвера для RC-передатчика. Он позволяет подключить передатчик через линейный вход soundblaster-а и понимает протоколы PCM 1024 и S-PCM.
А нужен ли режим failsafe?
Failsafe — это такой режим, когда при отсутствии сигнала с передатчика, рулевые машинки устанавливаются в заранее заданное положение. Сам по себе такой режим может быть реализован по-разному. Чаще всего такая функция встроена в приемники, содержащие внутри микроконтроллер (PCM- и IPD-приемники). Но эта функция может быть встроена и в цифровые рулевые машинки.
Сложно сказать однозначно, что этот режим полезен, или наоборот, вреден. Как вы знаете, ситуации бывают самые разные. В одном случае failsafe сможет при помехе спасти вашу модель, а в другом — с легкостью ее угробит. И заранее тут сложно что-либо предугадать.
Действительно однозначно удачное применение, которое приходит на ум — это модели вертолетов. Ведь часто их запускают поблизости от людей, а ротор вертолета представляет огромную опасность для жизни. Вполне может случиться, что при сильной помехе вертолет полетит в сторону толпы. И уж конечно вопросы сохранности самой модели при этом отступят на второй план.
Failsafe позволит сбросить газ вертолета до минимума и уменьшит вероятность человеческих жертв. Вертолет, скорее всего, просто не долетит до людей.
Применительно к самолетам, можно сделать общее заключение, что во многих случаях газ было бы неплохо сбросить до минимума. Обычно, есть большая разница между ситуацией, когда модель врезается в землю на холостом ходе и когда врезается на полном газе. Естественно, речь уже идет не о спасении модели, а о минимизации возможного ущерба.
Достоинства и недостатки различных подходов
Достоинства PPM:
- Возможность совместной работы приемников и передатчиков различных производителей.
- Простота реализации и дешевизна.
- Помехи в эфире можно обнаружить на самой ранней стадии возникновения (рулевые машинки начинают подергиваться).
Недостатки PPM:
- Ввиду простоты протокола, обнаруживать ошибки передачи довольно проблематично.
Достоинства PCM:
- Точное позиционирование рулевых машинок, не зависящее от дальности и других факторов.
- Сохранение положений сервомашинок в случае коротких помех. Это приводит к увеличению расстояния на котором рулевые машинки все еще управляются. Но надо помнить, что ценой является замедленная реакция (из-за выпадения искаженных фреймов данных), а также возможность перехода приемника в режим failsafe.
- Возможность установить рулевые машинки в заданное положение при полном пропадании сигнала или при сильных помехах (режим failsafe).
Недостатки PCM:
- PCM-приемники более дорогие, по сравнению с аналогичными PPM-приемниками.
- Ввиду более широкого спектра PCM-сигнала, избирательность по соседнему каналу немного уступает избирательности аналогичных PPM-приемников. Категорически не рекомендуется летать над передатчиком, работающем на соседнем канале. Впрочем, к PPM-приемникам это тоже относится, хотя и в чуть меньшей степени. Естественно, в обоих случаях речь идет о сравнимых приемниках (например, похожих и качественных приемниках двойного преобразования).
- Разные производители по-разному реализуют протоколы PCM. Вследствие этого приемники и передатчики разных производителей практически никогда не могут работать вместе в режиме PCM.
- Проверка качества приема сильно затруднена, поскольку приемник маскирует помехи (сервомашинки не дергаются, а фиксируются на месте). О наличии помех можно узнать слишком поздно (когда они настолько большие, что приемник уже переходит в режим failsafe).
Заключение
Какие можно сделать выводы?
- От крупных неприятностей с управлением, PCM все равно не спасает.
- PCM помогает ликвидировать незначительные редкие помехи. Эти помехи не имеют серьезного влияния на безопасность полетов, но отсутствие незначительных и редких подергиваний сервомашинок позволяет управлять моделью более комфортно.
- Если уровень помех не позволяет летать на PPM, то использовать PCM тоже нет смысла. Модель все равно может потерять управление в любой момент, причем, вследствие фильтрации помех в PCM, потеря управления будет очень внезапной.
- Отдельно стоит упомянуть ситуации, когда источник помех предсказуем (вроде искрового зажигания). В официальных бумагах одного из разработчиков электронного зажигания CH Ignitions фирма не рекомендует использовать режим РСМ, поскольку он маскирует помехи от зажигания и не позволяет вовремя обнаружить неполадки. В этом случае на малых расстояниях помехи парируются пропусками испорченных пакетов, а на увеличенной дистанции будет потеря аппарата. Сложно сказать насчет регулярных полетов, но проверять и обкатывать модель с искровым зажиганием действительно лучше в режиме PPM.
Запомните, что нет смысла выбирать аппаратуру по принципу PPM/PCM. Гораздо большее значение имеет качество исполнения остального радиотракта (ВЧ-модуля передатчика и приемника). Просто если приемник PCM, то он как правило всегда двойного преобразования (за исключением моделей фирмы Graupner) и с хорошими характеристиками. В общем, если у вас хорошая аппаратура с PCM — пользуйтесь ею в этом режиме. Если просто FM, но приемник двойного преобразования — тоже пользуйтесь и не расстраивайтесь.
Эту статью не стоит рассматривать как исчерпывающее сравнение PPM и PCM, или как какой-то итог. Скорее, как серьезное начало конструктивного диалога, который можно продолжить на форуме.
Источник: archive.rcopen.com
Что такое pcm?
PCM (Linear PCM/LPCM)PCM расшифровывается как импульсно-кодовая модуляция (pulse code modulation) и обеспечивает цифровое представление аналогового сигнала, который дискретизируется (оцифровывается) через равные промежутки времени (с заданной в герцах частотой) и представляется в двоичном виде (с заданной точностью — .
Что такое PCM в телевизоре?
PCM расшифровывается как импульсно-кодовая модуляция (pulse code modulation) и обеспечивает цифровое представление аналогового сигнала, который дискретизируется (оцифровывается) через равные промежутки времени (с заданной в герцах частотой) и представляется в двоичном виде (с заданной точностью — разрядностью в битах).
Что значит линейный PCM?
Linear PCM (линейная импульсно-кодовая модуляция) — это формат цифрового кодирования звука без сжатия. Запись в этом формате дает качество звука, эквивалентное качеству компакт-диска.
Чем отличается PCM от DSD?
В DSD кодировании один бит информации имеет небольшой вес в общем потоке, нечастые ошибки будут вызывать лишь повышение фонового шума, что на слух будет менее заметно. Второе преимущество описывается чуть конкретнее: больший динамический диапазон по сравнению с PCM.
Какое максимальное качество звука?
96 кбит/с — как правило, используется для передачи речи или потокового звука низкого качества . 192 кбит/с — приемлемое качество кодирования музыки 256 кбит/с — высокое качество кодирования музыки 320 кбит/с — наивысшее качество кодирования, поддерживаемое стандартом MP3.
Что лучше Bitstream или PCM?
Если же вы используете внешнюю аудио систему, то выбирайте Bitstream, если она поддерживается вашим устройством. . Соответственно, если вторичное аудио важно для Вас, используйте PCM. Передача же битового потока (битстрим) позволяет ресиверу точно определять формат аудио.
Как перевести звук с телевизора на компьютер?
Выберите на телевизоре нужный HDMI вход в качестве источника, что бы появилось изображение с компьютера. Проверьте, не скручен и не выключен ли звук на самом телевизоре. Дальше, на компьютере, нажмите правой кнопкой мыши на значок управления звуком на панели уведомлений. Выберите пункт «Устройств воспроизведения».
Что значит Digital Audio Out?
DIGITAL AUDIO OUT (OPTICAL) — разьем подключения к цифровому аудиоустройству, например приемнику домашнего кинотеатра. Простыми словами — вывод звука в цифровом формате, который должен принимать принимающее устройство и обрабатывать (раскидывать например на два/пять/семь аудио-каналов).
Как работает HDMI CEC?
Технология CEC (Consumer Electronic Control)
Если в телевизоре, проигрывателе Блю рей, ресивере и других устройствах указано поддержка HDMI CEC. Это означает, что подключив эти устройства через HDMI вы можете управлять любым устройством используя дистанционное управление например от телевизора.
Что такое режим Spdif PCM?
SPDIF/RAW: цифровой выходной сигнал в оригинальном формате, записанном на диске. SPDIF/PCM: цифровой выходной сигнал в декодированном PCM формате. Выберете частоту PCM в 48кГц или 96кГц. соответствует 48 кГц.
Что означает Bitstream?
Как битстрим используется в домашнем кинотеатре
В домашнем кинотеатре поток битов более узко определен как метод передачи кодированных аудиосигналов определенных форматов объемного звука от источника на совместимый приемник домашнего кинотеатра или комбинацию предусилителя AV/процессора/усилителя мощности.
Что такое DTS в телевизоре?
DTS – это компания «Digital Theater System», разработавшая многоканальную цифровую звуковую систему для кинотеатров. Применительно к телевидению DTS – это многоканальная аудиосистема, которая поддерживает, например, 5.1 каналов.
Чем отличается DSD от FLAC?
DSD (Direct Stream Digital) — это формат аудио записей и потоков (stream) от Sony и Philips. . FLAC (Free Lossless Audio Codec) — это аудио файл-контейнер. А также, метод сжатия размера аудио данных без потерь качества для записи и потокового вещания. FLAC — это одна из реализаций PCM без потерь (lossless).
Какое качество звука лучше?
FLAC: Free Lossless Audio Codec (FLAC) — самый популярный формат хранения звука без потерь, что делает его хорошим выбором. . Тем не менее, он считается форматом, который хранит звук без потерь, качество музыки остается таким же, как и у оригинального источника, поэтому эффективнее использовать его, чем WAV и AIFF.
На чем слушать DSD?
Что нужно для качественного прослушивания файлов DSD? Минимальная связка для качественного прослушивания — это программа плеер и ЦАП в качестве источника, ну а дальше как обычно — усилители, колонки, наушники и т. д.
Источник: uchetovod.ru
DSD или PCM, какой формат на самом деле лучше?
Начнем с того, что PCM (импульсно-кодовая модуляция) изначально старше, первые упоминания о ее успешном использовании относятся к середине прошлого века и связаны, как и многие достижения технического прогресса, с ОПК, а именно — с радарами ВМС. Что же касается бытового применения, то в первую очередь это всем известный компакт-диск с частотой дискретизации 44,1 кГц и уровнем квантования 16 бит.
Что такое DSD
DSD (плотностно-импульсная модуляция) — формат, разработанный компаниями Sony и Philips в конце прошлого века и предназначенный для архивации в цифровой форме аналоговых фонограмм. В качестве физического носителя этого формата выступает SACD.
Схожесть у этих двух форматов фактически только одна — оба они цифровые, что для пользователя означает возможность неограниченного копирования без потерь. Что же касается разницы, то применительно скажем к области графического дизайна, это примерно как растровая и векторная графика. А если еще более художественно — то как вышивание крестиком и акварель. И в том и в другом случае получается картинка, но способ ее создания и, как следствие восприятия совершенно различны.
В чем отличие?
PCM, даже в силу возраста, намного более изучен, имеет гораздо лучшую совместимость с огромным количеством самых разных устройств, подразумевает возможность редактирования (эквализации, деления на частотные полосы, преобразования). DSD — формат фактически закрытый, в нем можно записывать, его можно воспроизводить, на этом всё. Однако же, он по своей природе гораздо ближе к первоначальному аналоговому сигналу.
Что же лучше?
Первый и самый главный вывод — с технической точки зрения форматы очень далеки друг от друга по способам реализации, но зачастую практически неотличимы в практическом применении, то есть в звучании итогового файла. Речь идет лишь о небольших различиях в нюансах подачи музыки. Поэтому, при прочих равных, выбирая очередной файл для скачивания и воспроизведения, лучше всего ориентироваться на исходный материал. Если перед вами оцифровка аналога, то DSD вероятно будет предпочтительней и сохранит больше нюансов оригинала. Если это ремастер ранее сделанной цифровой записи в PCM, то логичней ей и оставаться в этом домене.
Комментарии
tudeski :
Интересный материал!
Так в реальности кто-то слушает dsd файлы?
Alexander Grechanyy :
Я слушаю регулярно на ресивере Pioneer SC-LX901 и скажу так, после DSD для меня всё остальное не музыка, это просто надо слышать, играет как самый крутой винил на студийной аппаратуре.
Andrew Maltese :
неужели многоканальный Pioneer в состоянии играть DSD-файлы, как «студийный винил»?? :)))
Слушаю dsd-файлы на Onkyo NS-6170 (а ЦАП у него = в каждом канале отдельная двухканальная AK4490 VERITA от Asahi Kasei, работает до 32 бит / 768 кГц, эталон по сравнении с ESS Sabre32 Ultra DAC (ES9016S) , которая стоит у Пионер). Двухблочный Krell качает SONUS FABER VENERE. На этом тракте, до сих пор не решил для себя, что более приятно для моих ушей : DSD или обычный японский аudio CD (16 бит, 44.1 кГц), воспроизводимом на не дорогом СD — Exposure 3010S2. Про винил+достойная лампа = вобще промолчу.
Игорь :
Вот и померились )))
Nickolach :
очень много меломанов и аудифилов слушают.
Gleb Sbruev :
В настоящее время если частоту квантования/макс частота сигнала и уровень квантования сделать выше уровня шумов в голове слушателя, то без разницы какая модуляция. Все эти игры для сжатия сигнала, как и видео — от нищеты, хотя и оправданы в бытовом применении. Играйтесь с акустикой, вот где слабое место, а не ЦАП и усилители с квадратичной характеристикой у применяемых элементов. А экспертам предлагаю чаще ходить на камерную музыку без аппаратуры. Я иногда хожу слушать, пускают на репетиции, даже с моим медвежьим слухом отличаю разницу от ленточников, на усилители с MF (полевые транзисторы с квадратичной характеристикой, как у ламп).
Владимир :
Разница в классической звукозаписи отличима на уровне пространства. (тембр давно уже практически одинаково звучит даже в 320 Mp3). Понять это можно только в студийных условиях при параллельном запуске фонограмм (PCM и DSD). Это возможно сделать только когда пишешь на 2 машины параллельно. Когда переключаешься между источниками, разница слышна.
Никакие «слепые» тесты не годятся, ибо наш мозг не имеет такую пространственную память. Можно сравнить только мгновенно переключая. Я за DSD. Тем более давно работаю в этом формате на Пирамиксе. Тем более в SACD можно уложить 5.1.
Gleb Sbruev :
Да забыл, слушаю для сравнения старый ещё с аналоговых источников винил. Пластинку смачиваю впереди иглы головки, шумы конечно там ого го.
Igor :
Уже думал брать oppo udp-2053. Вовремя передумал (Поток DSD64 воспроизводится в нативном виде или будучи преобразован в PCM, поток DSD128 всегда преобразуется в PCM.) . Сделали бы модель реально воспроизводящую dsd, а не псевдо dsd -PCM, обязательно купил. За такие деньги можно
Илья :
Обратите внимание на продукцию британской фирмы «Chord» малыш Chord Mojo прекрасно работает с DSD 64 ,128 и 256. Они используют свои оригинальные ЦАП чипы. Много информации на йдете на YouTube
Копылов Павел :
Только CDDA! Моё мнение…
Эдмундо :
Вы что, товарищ из OPPO, издеваетесь что ли ? «Какой формат выбрать ?» А что, у вас ( у нас ) есть выбор ? . Например, из Queen вышло сначала только буквально несколько альбомов в DVD-Audio ( PCM ), потом, спустя продолжительное время, какие-то другие несколько альбомов вышли в SACD, и такого, чтобы тот же самый альбом был доступен в обоих форматах, почти не бывает ( я про всех музыкантов). Не говоря уже о том, что в HI-RES форматах вышло не такое уж большое количество музыки ( и тем более, интересующей конкретного слушателя). Вопрос можно задать только » какой формат выбрать на будущее ? «
Эдмундо :
Источник: oppodigital.com.ru